一种机电一体化控制的生物反应器控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种机电一体化控制的生物反应器控制系统，包括：现场控制器，用于保证生物反应器控制系统控制的实时性和现场操作的便利性；人机界面模块，采用LED触控屏并与现场控制器通信进而实现人机交互；远程控制端，用于远程操作与监视，实现数据的记录，并可以与企业生产管理系统集成；物料反应本发明专利技术保证了生物反应器控制系统控制的实时性；实现了交互功能；实现了数据的最优化管理。本发明专利技术的结构简单，操作方便，较好的解决了现有的生物反应器控制系统存在操作复杂，智能化程度和工作效率较低的问题。

A control system of a bioreactor controlled by electromechanical integration

The invention discloses a mechatronic control bioreactor control system, including: site controller, used to ensure that the bioreactor control system to control the real-time and on-site operation convenience; man-machine interface module, using LED and touch screen communication so as to realize the human-computer interaction and field controller; remote control terminal for remote operation and monitoring, data recording, and can be integrated with the enterprise management system; material reaction of the invention ensures that the bioreactor control system real-time control; realize interactive function; to achieve the optimal management of data. The invention has the advantages of simple structure and convenient operation, and solves the problems of complicated operation, low intelligence and low working efficiency of the existing bioreactor control system.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于生物反应器
，尤其涉及一种机电一体化控制的生物反应器控制系统。
技术介绍
生物反应器，指以活细胞或酶为生物催化剂进行细胞增殖或生化反应提供适宜环境的设备，它是生物反应过程中的关键设备。生物反应器的结构、操作方式和操作条件的选定对生物反应产品的质量、收率(转化率)和能耗有密切关系。生物反应器的设计、过程控制是生物反应工程的中心内容，也是生物工程的重要组成部分。但是现有的生物反应器控制系统存在操作复杂，智能化程度和工作效率较低的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种机电一体化控制的生物反应器控制系统，旨在解决现有的生物反应器控制系统存在操作复杂，智能化程度和工作效率较低的问题。本专利技术是这样实现的，一种机电一体化控制的生物反应器控制方法，所述机电一体化控制的生物反应器控制方法包括：生物反应器控制系统控制的实时性；用户在函数内编写C语言程序，对串口数据进行收发，并对收发的数据进行解析用于操作触控屏硬件的寄存器，进而实现交互功能；用户在企业网络的所有层次的各个位置上及时获得系统的实时信息与历史信息；将物料反应各种生产系统和应用以及信息交流汇集在一起，实现数据的最优化管理。进一步，所述生物反应器控制系统控制的实时性进一步包括：反应过程的自动化和智能化控制，按照反应参数实现反应过程的自动化，负责反应过程当中各种突发情况和异常情况的处理；当前状态的各种信息显示给用户，接收和识别用户操作；反应过程中实时数据的采集和处理、系统参数的设置和系统当前状态参数的存储；硬件的调用和配置；系统状态的监视，以及当发现系统异常时及时告知用户，操作员根据人机交互界面上提示出的系统故障类型执行相应的维修操作。进一步，所述用户在企业网络的所有层次的各个位置上及时获得系统的实时信息与历史信息；将物料反应各种生产系统和应用以及信息交流汇集在一起，实现数据的最优化管理进一步包括：显示当前系统的各种信息也可接收和识别用户操作；对系统的各种信息进行分析和处理；当系统出现温度异常或压力异常时实时报警界面会弹出，再确认并消除异常后退出实时报警界面；当故障信息为压力异常时压力异常界面弹出确认异常后退出，当故障信息为温度异常时温度异常界面弹出确认异常后退出。进一步，所述机电一体化控制的生物反应器控制方法进一步包括以下步骤：关闭热水箱排污水手动阀、保温层进冷水支路手动阀、保温层回废水支路手动阀、反应器底部排污水支路手动阀；CIP清洗支路手动阀；反应器底部出料支路手动阀；打开热水箱进水手动阀，保温层回水干路手动阀、打开压缩空气进气支路手动阀、惰性气体进气支路手动阀、进气干路手动阀、蒸汽支路手动阀、保温层回水箱支路手动阀、真空泵进冷却水支路手动阀、真空泵排水支路手动阀；确认是否进料，进料则进行下一步，不进料则结束；进料后，先排出空气，同时反应器保温进行；排出空气后，启用惰性气体搅拌并等待反应结束；反应时间到后，系统提示反应时间已到，提示是否出料，出料则进行下一步，不出料，则读取键入延时反应时间，继续等待反应；出料完成后，进行两次回卤水操作，结束。所述进料的方法具体包括：关闭反应器底部进气支路气动阀、反应器出料支路气动阀、反应器排气支路气动阀、回卤水支路气动阀；开启进料支路气动阀、真空支路气动阀和真空泵；判断压力是否正常，压力异常则判断液位开关是否返回IO量0；压力异常，则判断反应器内气压传感器的参量值是否大于等于参量值，大于参量值则报警，小于参量值，则判断液位开关是否返回IO量0；判断液位开关返回IO量0，则关闭真空泵、真空支路气动阀、进料支路气动阀，开始计算反应时间；液位开关没有返回IO量0，液位读数H不变化或反应器内气压传感器的量值突然变大，等待时间，返回判断压力是否异常。所述机电一体化控制的生物反应器控制方法中的异常判断和处理方法包括：系统具有异常状态检查和处理专家知识库，系统运行时，对系统的所有信息进行实时监测，并和专家知识库信息进行匹配；若系统异常状态匹配成功，则系统根据异常级别(提示、警告、错误)进行分别处理。当系统异常级别为“提示”时，系统仍正常运行，异常信息将被存入系统日志备查；当系统异常级别为“警告”时，系统仍正常运行，但会在界面上对故障点进行闪烁且系统黄色警示灯闪烁，异常信息将被存入系统日志备查；当系统异常级别为“错误”时，系统将停止正在进行的工作，并在界面上弹出消息框、系统红色警示灯闪烁且报警声音响起，异常信息将被存入故障日志备查。本专利技术的另一目的在于提供一种所述机电一体化控制的生物反应器控制方法的机电一体化控制的生物反应器控制系统，所述机电一体化控制的生物反应器控制系统包括：现场控制器，采用嵌入式系统，用于保证生物反应器控制系统控制的实时性；人机界面模块，用于实现用户在函数内编写C语言程序，对串口数据进行收发，并对收发的数据进行解析用于操作触控屏硬件的寄存器，进而实现交互功能；远程控制端，用于实现用户在企业网络的所有层次的各个位置上及时获得系统的实时信息与历史信息；将物料反应各种生产系统和应用以及信息交流汇集在一起，实现数据的最优化管理。进一步，所述现场控制器进一步包括：过程控制模块，用于反应过程的自动化和智能化控制，按照反应参数实现反应过程的自动化，负责反应过程当中各种突发情况和异常情况的处理；人机交互模块，用于将系统的当前状态的各种信息显示给用户，接收和识别用户操作；数据处理模块，用于实现反应过程中实时数据的采集和处理、系统参数的设置和系统当前状态参数的存储；底层驱动模块，用于完成硬件的调用和配置；故障诊断模块，用于负责系统状态的监视，以及当发现系统异常时及时告知用户，操作员根据人机交互界面上提示出的系统故障类型执行相应的维修操作。进一步，所述人机界面模块进一步包括手动操作、半自动操作、自动操作、故障处理和报警提示五种界面。进一步，所述远程控制端包括：控制界面单元，用于显示当前系统的各种信息也可接收和识别用户操作；数据分析界面单元，用于对系统的各种信息进行分析和处理；报警界面单元，用于当系统出现温度异常或压力异常时实时报警界面会弹出，再确认并消除异常后退出实时报警界面；故障信息界面单元，用于当故障信息为压力异常时压力异常界面弹出确认异常后退出，当故障信息为温度异常时温度异常界面弹出确认异常后退出。进一步，所述控制界面包括自动控制界面、半自动控制界面和手动控制界面；所述数据分析界面包括图形分析处理界面和报表查询界面；所述报警界面包括实时报警和报警查询界面；所述故障信息包括压力异常界面和温度异常界面。本专利技术提供的机电一体化控制的生物反应器控制系统，现场控制器采用嵌入式系统，用于保证生物反应器控制系统控制的实时性；人机界面模块，实现了交互功能；远程控制端，将各种生产系统和应用以及信息交流汇集在一起，实现了数据的最优化管理。本专利技术的结构简单，操作方便，较好的解决了现有的生物反应器控制系统存在操作复杂，智能化程度和工作效率较低的问题。附图说明图1是本专利技术实施例提供的机电一体化控制的生物反应器控制系统结构示意图；图中：1、现场控制器；2、人机界面模块；3、远程控制端。图2是本专利技术实施例提供的现场控制器结构示意图。图3是本专利技术实施例提供的机电一体化控制的生物反应器控制系统的装置结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机电一体化控制的生物反应器控制方法，其特征在于，所述机电一体化控制的生物反应器控制方法包括：生物反应器控制系统控制的实时性；生物反应器控制系统操作控制的便利性，系统具有现场控制显示器和远程操作控制端，具备现场和远程的双重操作功能，双重操作具备操作同步和互锁保护机制；用户在企业网络的所有层次的各个位置上及时获得系统的实时信息与历史信息；将物料反应各种生产系统和应用以及信息交流汇集在一起，实现数据的最优化管理。

【技术特征摘要】
1.一种机电一体化控制的生物反应器控制方法，其特征在于，所述机电一体化控制的生物反应器控制方法包括：生物反应器控制系统控制的实时性；生物反应器控制系统操作控制的便利性，系统具有现场控制显示器和远程操作控制端，具备现场和远程的双重操作功能，双重操作具备操作同步和互锁保护机制；用户在企业网络的所有层次的各个位置上及时获得系统的实时信息与历史信息；将物料反应各种生产系统和应用以及信息交流汇集在一起，实现数据的最优化管理。2.如权利要求1所述的机电一体化控制的生物反应器控制方法，其特征在于，所述生物反应器控制系统控制的实时性进一步包括：反应过程的自动化和智能化控制，按照反应参数实现反应过程的自动化，负责反应过程当中各种突发情况和异常情况的处理；系统当前的各种信息可实时显示给用户，并可以实时接收和识别用户操作；生物反应过程中实时数据的采集和处理、系统当前状态和参数的实时存储。3.如权利要求1所述的机电一体化控制的生物反应器控制方法，其特征在于，系统操作控制的便利性，进一步包括：系统具有现场控制显示器和远程操作控制端；具备现场和远程双重操作控制功能；双重操作控制具备操作同步和操作互锁功能。4.如权利要求1所述的机电一体化控制的生物反应器控制方法，其特征在于，所述用户在企业网络的所有层次的各个位置上及时获得系统的实时信息与历史信息；将物料反应各种生产系统和应用以及信息交流汇集在一起，实现数据的最优化管理，进一步包括：显示当前系统的各种信息也可接收和识别用户操作；对系统的各种信息进行分析、处理、记录和查询；能够与企业生产管理系统集成；当系统出现温度异常或压力异常时实时报警界面会弹出，在确认并消除异常后退出实时报警界面；当故障信息为压力异常时压力异常界面弹出确认异常后退出，当故障信息为温度异常时温度异常界面弹出确认异常后退出。5.如权利要求1所述的机电一体化控制的生物反应器控制方法，其特征在于，所述机电一体化控制的生物反应器控制方法包括：关闭热水箱排污水手动阀、保温层进冷水支路手动阀、保温层回废水支路手动阀、反应器底部排污水支路手动阀；CIP清洗支路手动阀；反应器底部出料支路手动阀；打开热水箱进水手动阀，保温层回水干路手动阀、打开压缩空气进气支路手动阀、惰性气体进气支路手动阀、进气干路手动阀、蒸汽支路手动阀、保温层回水箱支路手动阀、真空泵进冷却水支路手动阀、真空泵排水支路手动阀；确认是否进料，进料则进行下一步，不进料则结束；进料后，先排出空气，同时反应器保温进行；排出空气后，启用惰性气体搅拌并等待反应结束；反应时间到后，系统提示反应时间已到，提示是否出料，出料则进行下一步，不出料，则读取键入延时反应时间，继续等待反应；出料完成后，进行两次回卤水操作，结束。6.如权利要求5所述的机电一体化控制的生物反应器控制方法，其特征在于，所述进料的方法具体包括：关闭反应器底部进气支路气动阀、反应器出料支路气动阀、反应器排气支路气动阀、回卤水支路气动阀；开启进料支路气动阀、真空支路气动阀和真空泵；判断压力是否正常，压力异常则判断液位开关是否返回IO量0；压力异常，则判断反应器内气压传感器的参量值是否大于等于参量值，大于参量值则报警，小于参量...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯代伟，李友铖，李鹏，王露，黄大贵，葛森，吴献钢，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51